Введение

Фермент, участвующий в восстановлении ДНК

Апурино-апиримидиновая (AP) эндонуклеаза – это фермент, участвующий в пути удаления оснований (BER) при восстановлении ДНК. Его основная роль в восстановлении поврежденных или неправильно спаренных нуклеотидов в ДНК заключается в создании разрыва в фосфодиэфирном скелете в AP-участке, образованном при удалении поврежденного основания ДНК-гликозилазой. Существует четыре типа AP-эндонуклеаз, классифицированных в соответствии с их механизмом и местом расщепления. AP-эндонуклеазы класса I расщепляют 3'-концы AP-участков посредством β-лиазного механизма, образуя ненасыщенный альдегид, называемый 3'-(4-гидрокси-5-фосфо-2-пентенал) остатком, и 5'-фосфат. AP-эндонуклеазы класса II разрезают ДНК 5'-концы AP-участков гидролитическим механизмом, образуя 3'-гидроксильную группу и 5'-дезоксирибозофосфатный остаток. AP-эндонуклеазы класса III и класса IV также расщепляют ДНК в фосфатных группах 3' и 5' относительно участка без основания, но образуют 3'-фосфат и 5'-ОН. У человека есть две AP-эндонуклеазы: APE1 и APE2. APE1 проявляет высокую AP-эндонуклеазную активность, составляющую более 95% от общей клеточной активности, и считается основной AP-эндонуклеазой в клетках человека. Человеческая AP-эндонуклеаза (APE1), как и большинство AP-эндонуклеаз, относится к классу II и требует Mg2+ в активном центре для выполнения своей роли в удалении оснований. Гомологом этого фермента у дрожжей является APN1. Человеческая AP-эндонуклеаза 2 (APE2), как и большинство AP-эндонуклеаз, также относится к классу II. Экзонуклеазная активность APE2 сильно зависит от ионов металлов. Однако активность APE2 в присутствии марганца была более чем в 5 раз выше, чем в присутствии ионов магния. Обе эти структуры содержат кольца, присоединенные к коротким цепям, которые напоминают кольцо дезоксирибозы без присоединенного основания и фосфодиэфирную связь в ДНК. Кроме того, обе структуры содержат множество акцепторов водородных связей, которые могут взаимодействовать с донорами водородных связей в активном центре APE1, что приводит к связыванию ингибиторов в активном центре и предотвращает катализ ферментом других реакций.

APE1 как химиопрофилактическая мишень

Поскольку APE1 выполняет важную функцию в пути удаления оснований из ДНК, он стал мишенью для исследователей, стремящихся найти способы предотвратить выживание раковых клеток во время химиотерапии. APE1 необходим не только сам по себе для создания разрыва в цепи ДНК, чтобы ферменты, участвующие в дальнейшем в пути BER, могли распознать AP-сайт, но также обладает редокс-функцией, которая помогает активировать другие ферменты, участвующие в восстановлении ДНК. Следовательно, подавление APE1 может привести к повышению чувствительности опухолевых клеток, тем самым предотвращая сохранение раковых клеток после химиотерапии.

Активность фермента APE2

APE2 обладает значительно более слабой активностью AP-эндонуклеазы, чем APE1, но его 3'-5'-экзонуклеазная активность сильна по сравнению с APE1, и он проявляет достаточно выраженную активность 3'-фосфодиэстеразы.